在碱性环境中开发高效的析氢反应（HER）电催化剂对于生产氢气至关重要，因为该过程涉及额外的水解离和羟基脱附步骤。

2025年2月9日，北京化工大学王峰教授、张正平副教授、马克斯-普朗克研究所Klaus Müllen教授在Advanced Materials期刊发表题为《Rare-Earth Oxychlorides as Promoters of Ruthenium Toward High-Performance Hydrogen Evolution Electrocatalysts for Alkaline Electrolyzers》的研究论文，Tongtong Liu为论文共同第一作者，王峰教授、张正平副教授、Klaus Müllen教授为论文共同通讯作者。

王峰，北京化工大学副校长，教授，英国皇家化学会会士，国家杰青（2011）。1989年本科毕业北京化工学院，2003年于东京都立大学获博士学位，1989年-2000年，先后担任北京化工大学助教、讲师，东京都立大学客座研究员；2003年-2006年任日本信州大学炭科学研究所博士后研究员，2006年至今任北京化工大学教授。

主要从事电化学储能材料、电催化材料以及应用电化学工程等领域的研究。

张正平，北京化工大学副教授。2012年、2017年于北京化工大学分别获学士学位、博士学位。2016年-2017年在美国凯斯西储大学进行访问交流，2017年至今任北京化工大学副教授。主要从事燃料电池、电解水及工业电催化装置等应用电催化材料结构设计和性能评价，同时，通过密度泛函理论计算电化学反应过程及机理。

Klaus Müllen教授，身兼中国科学院外籍院士，德国科学院院士、德国工程院院士、欧洲科学院两院院士、美国艺术与科学院院士、德国化学会主席、德国先进科学与医学学会主席，是享誉国际的有机化学家和高分子化学家。Müllen教授于1972年获得Basel大学博士学位。1989年作为Director加入德国马普学会，致力于高分子碳纳米材料的设计与合成。

Klaus Müllen的研究兴趣广泛，从新的聚合物形成反应的开发到小分子、石墨烯、树枝状聚合物和生物合成杂化物的化学和物理学。他以其在材料合成领域的开创性研究以及纳米石墨烯的鉴定和应用而闻名。

在本文中，作者提出了一种创新的促进剂，即稀土氧氯化物（REOCl），用于增强钌（Ru）在碱性环境中的HER电催化性能。REOCl的层状结构具有弱键合的[Cl]层，能够促进内部电场的形成，从而增强界面间的电荷转移。

以钌/钕氧氯化物（Ru/NdOCl）复合材料为例，通过快速自放热过程，成功将尺寸约为4 nm的Ru纳米颗粒嵌入到NdOCl晶体中。

作者观察到高度耦合的Ru-Cl/O-Nd界面，其中金属Ru颗粒位于NdOCl层状结构的边缘，[Nd2O2]层和[Cl]层分别作为负电荷和正电荷传输通道。

REOCl与Ru之间的增强电荷转移，使得高度耦合的Ru/REOCl催化剂在碱性电解质中的电催化活性优于基准的Pt和Ru催化剂。

本工作将激励更多新型促进剂在电催化和其他新兴技术中的开发。

图1：Ru/NdOCl催化剂的电子结构表征

图2：Ru/NdOCl的催化活性

图3：Ru/NdOCl催化剂的稳定性测试与性能评估

这项研究开发了新型稀土氧氯化物（REOCl）作为碱性环境下析氢反应（HER）的高效催化剂。通过快速自放热法，将~4 nm的钌纳米颗粒嵌入NdOCl层状结构中，形成高度耦合的异质结构，显著提升了催化性能。

Ru/NdOCl催化剂在10 mA cm-2电流密度下仅需20 mV过电位，优于Pt/C和Ru/C。在水电解槽中，其在100 mA cm-2下稳定运行100小时，电压为1.59V。

本工作为氧氯化物在催化领域的进一步应用提供了新的思路，特别是在利用其独特的形态和电子特性方面。

Rare-Earth Oxychlorides as Promoters of Ruthenium Toward High-Performance Hydrogen Evolution Electrocatalysts for Alkaline Electrolyzers.Adv. Mater.,2025,  https://doi.org/10.1002/adma.202417621.